Fuerzas y energías de interacción entre átomos (T.I. Bac)

Ideas Básicas.

• ¿Por qué se unen los átomos para formar moléculas?
  1. Los átomos se atraen porque la carga positiva del núcleo de uno atrae la carga negativa de los electrones del otro.
  2. Los átomos también se atraen si pueden formar algún tipo de enlace cediendo electrones o compartiéndolos.
  3. Los núcleos atómicos tienen carga positiva, luego se repelen.
  4. Las nubes electrónicas (electrones) de unos y otros se repelen al tener las cargas negativas.
  5. Debido a la masa existente sobre todo en los núcleos de los átomos hay una atracción gravitatoria y debido al movimiento de los electrones, puede haber fuerzas magnéticas. Sin embargo, ambos efectos pueden considerarse demasiado débiles como para tenerlos en cuenta.
  6. Dependiendo de la constitución electrónica de los átomos que se van a unir, se alcanza una distancia de equilibrio (a_o) entre los centros (núcleos) de ambos átomos. Esta distancia suele ser de unos 3 Å. También es suceptible de modificación debido a factores como la temperatura y la presión.

• La energía de enlace es la energía precisa para separar dos átomos unidos una distancia teóricamente infinita.

• La energía de enlace caracteriza el tipo de enlace atómico. Varía pues de una sustancia a otra y de su estado físico (condiciones de presión, temperatura, etc.)
• Importante recordar que:
  1. La masa molecular expresada en gramos es un mol (molécula gramo). Por ejemplo, un mol de Fe son 55.8 g
  2. Un mol de una sustancia (por ejemplo, moléculas de CO₂) son 6.022 • 10²³ moléculas. este número es el número de Avogadro.

Ideas Complementarias

• En las reacciones químicas no solemos hablar de fuerzas que contrarrestan los enlaces atómicos, sino de energías. Para crear nuevos compuestos o destruirlos añadimos energía (calor) o retiramos energía.
• Sustancias sólidas a temperatura ambiente suelen poseer energías de enlace elevadas.
• La temperatura de fusión es un indicador de la energía de enlace entre dos átomos.
• Comentario de la gráfica 2:
  1. Posición 1. Los átomos están muy separados. No hay ni repulsión ni atracción significativas.
  2. Posición 2. Los átomos se acercan. No hay que dar energía externa para forzar a los átomos a mantener esa distancia. Al contrario, los átomos se sienten atraídos entre sí y continúan acercándose. Como el trabajo de acercarse lo "ponen" los átomos, la energía es negativa. Ellos "ceden" energía.
  3. Posición 3 (Mínimo de energía). Entregan toda la energía y alcanzan una posición de equilibrio.
  4. Posición 4. Intento acercarlos más pero para ello tengo yo que entregar energía.

Ejercicios

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